淺談水泥廠的防雷接地問題

張佳嶺 萬朋

1唐山百川智能機(jī)器有限公司（063020）2河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

淺談水泥廠的防雷接地問題

張佳嶺1萬朋2

1唐山百川智能機(jī)器有限公司（063020）2河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

隨著水泥工藝以及自動化技術(shù)的發(fā)展，大量的自動化儀表和智能計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用,并且對防雷接地設(shè)計(jì)和施工也越來越重要。本人參與了多個(gè)水泥項(xiàng)目的防雷接地施工，感觸很多，以下為在水泥項(xiàng)目防雷接地設(shè)計(jì)和施工上的一些體會，與各位同行交流共勉。

建筑物；水泥工藝；防雷

1 建筑物內(nèi)部和外部雷電防護(hù)系統(tǒng)

對于建筑物的雷電防護(hù)系統(tǒng)，按照范圍分為外部和內(nèi)部兩種雷電防護(hù)系統(tǒng)，兩種防雷系統(tǒng)所起的作用以及針對的對象各不相同，其中外部防雷系統(tǒng)主要是用來保護(hù)建筑物本體免遭受側(cè)擊雷和直擊雷的破壞，主要包括接閃器、引下導(dǎo)線、接地裝置和屏蔽裝置。而內(nèi)部防雷系統(tǒng)在主要是用來防止雷電感應(yīng)和防雷電波的沖擊和侵入，對工廠配電系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行有效地保護(hù),特別是對接觸電壓、跨步電壓等二次防雷脈沖波起到了過濾和屏蔽的作用，其安裝主要包括等電位連接、電涌保護(hù)器設(shè)備和屏蔽裝置等。

在水泥廠設(shè)計(jì)防雷接地系統(tǒng)時(shí)，多數(shù)設(shè)計(jì)者都會按照相關(guān)的IEC和GB規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，特別是對于一些國外客戶的項(xiàng)目，他們對等電位連接要求非常嚴(yán)格，要求盡可能地將所有能夠連接的金屬結(jié)構(gòu)和物體連接到接地系統(tǒng)中，確保工廠在建設(shè)和運(yùn)營階段的安全性。等電位的連接在實(shí)施過程中相對比較容易，設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，設(shè)計(jì)只需要在保證接地電阻計(jì)算值滿足規(guī)范的前提下，采用銅線、鍍鋅扁鋼或電纜等材料將金屬結(jié)構(gòu)、管道、設(shè)備以及混凝土主線內(nèi)部鋼筋連接起來，從而實(shí)現(xiàn)等電位連接功能。特別是針對水泥廠內(nèi)的高多層廠房、圓形及矩形堆場、鋼桁架以及其他一些小型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等，這些建筑物一般均為鋼筋混凝土澆筑基礎(chǔ)、金屬構(gòu)架結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是有鋼筋捆綁和金屬構(gòu)件焊接等方式連接在一起，因此只需要把這些建筑物內(nèi)部的鋼筋織網(wǎng)和金屬構(gòu)件等與建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、金屬桁架、電纜屏蔽線、接地裝置、防雷接地線等進(jìn)行可靠有效聯(lián)系,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑物、多個(gè)建筑物、整個(gè)工廠等點(diǎn)位連接，使建筑物內(nèi)部鋼筋結(jié)構(gòu)與各種金屬結(jié)構(gòu)和設(shè)備形成等電位體，并形成良好的導(dǎo)電性能，對工廠內(nèi)各種配電系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)以及自動化儀表形成強(qiáng)有力的免雷電沖擊保護(hù)。

2 接地系統(tǒng)的統(tǒng)一性

在現(xiàn)行的IEC規(guī)范和國內(nèi)GB標(biāo)準(zhǔn)要求下，建筑物的接地應(yīng)按均壓等電位原則設(shè)計(jì)統(tǒng)一的接地系統(tǒng)，但是由于受傳統(tǒng)設(shè)備思維和理念的影響，為避免動力接地、自動化系統(tǒng)接地以及儀表接地彼此之間形成的干擾，部分設(shè)計(jì)人員仍然在設(shè)計(jì)時(shí)考慮獨(dú)立接地，甚至這一理念在施工過程中客戶、監(jiān)理以及安裝人員也都認(rèn)為各級接地系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立分開，各自保護(hù)。同時(shí)作為自動化系統(tǒng)的生產(chǎn)商，為了讓其自身設(shè)備能夠正常運(yùn)行，也要求動力接地與自動化系統(tǒng)接地獨(dú)立分開。但是眾所周知，隨著水泥工藝的發(fā)展以及現(xiàn)代化控制理念的推行，水泥廠內(nèi)的各種金屬和非金屬建筑物遍布廠內(nèi)的每個(gè)角落，形成了空中、地面、地下三級錯(cuò)綜交錯(cuò)的布局，彼此之間存在直接或間接的聯(lián)系。因此在這種情況下，保持獨(dú)立的接地系統(tǒng)是極其困難的，進(jìn)而采用這種不能真正獨(dú)立的“獨(dú)立接地”系統(tǒng)是非常危險(xiǎn)的，因?yàn)樵谠馐苤苯永讚魰r(shí)，雷電流將沿建筑物防雷系統(tǒng)中各引下線和接地體入地,在此過程中，雷電流將在防雷系統(tǒng)中產(chǎn)生暫態(tài)高電壓，如果引下線與周圍設(shè)備絕緣距離不夠且設(shè)備與避雷系統(tǒng)不供地，將在兩者之間出現(xiàn)很高的電壓，并會發(fā)生防電擊穿，導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，甚至危及到人身安全。特別是對于自動化控制系統(tǒng)，采用獨(dú)立接地被雷擊沖擊并破壞的概率遠(yuǎn)高于統(tǒng)一接地。因此統(tǒng)一接地系統(tǒng)是動力接地系統(tǒng)、自動化接地系統(tǒng)以及儀表接地系統(tǒng)聯(lián)合統(tǒng)一的最佳選擇。接地系統(tǒng)可充分利用建筑物的混凝土基礎(chǔ)接地網(wǎng)作為強(qiáng)電、弱電及防雷的共同接地裝置，當(dāng)接地電阻達(dá)不到要求時(shí)，可考慮增加人工接地體。

3 防雷裝置的安裝

水泥廠的防雷系統(tǒng)應(yīng)選擇利用建筑物頂最高金屬物和金屬欄桿作為接閃器，充分合理利用混凝土內(nèi)主鋼筋做引下線,利用基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋做接地體，從而形成基本的接地連接系統(tǒng)，但是在設(shè)計(jì)和安裝過程中，需要注意以下幾個(gè)問題：

1）防雷裝置的安裝順序應(yīng)該是自下而上，先安裝接地體，其次安裝引下線，最后安裝接閃器。特別是對于混凝土圓庫、筒倉類建筑物，受其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，應(yīng)當(dāng)自上而下敷設(shè)專門的避雷引下線。因?yàn)樵趫A庫、筒倉施工過程中，錯(cuò)綜復(fù)雜交錯(cuò)的鋼筋結(jié)構(gòu)，在混凝土分層澆筑后，無法找到原已施焊的鋼筋繼續(xù)施焊。未施焊的鋼筋在混凝土振搗過程中受沖擊力作用非常容易產(chǎn)生錯(cuò)位，無法形成良好的連接，進(jìn)而不能確保導(dǎo)電性能。

2）現(xiàn)在的高層建筑多為鋼筋混泥土結(jié)構(gòu),因此，可以利用柱內(nèi)的鋼筋作為引下線，形成一個(gè)法拉第籠，從而對建筑物進(jìn)行有效的防護(hù)。也可以采用4 mm×40 mm的鍍鋅扁鋼作為引下線。同時(shí)作引下線的柱內(nèi)主筋也必須自下而上可靠焊接，并與屋面做為接閃器的金屬屋面、欄桿、平臺等金屬物做牢固的焊接，形成可靠的電氣防雷接地。

3）切記對引下線駁接處用綁扎方式進(jìn)行連接，必須采用焊接的方式，消除安全隱患。因?yàn)閷τ谀戏蕉嘤瓿睗竦牡胤?，由于混凝土?nèi)鋼筋的銹蝕或水泥澆注時(shí)的震動，鋼筋的綁扎有時(shí)會出現(xiàn)松動或脫口，從而造成不良接觸，進(jìn)而不能使各部分的鋼筋連接成一個(gè)有效的防雷電氣回路；另外，受駁接處的綁扎影響，其各處的接觸電阻各不相同，從而在發(fā)生雷電時(shí)，各處出現(xiàn)不同的雷擊電流，影響雷擊電流的平衡。

4 總結(jié)

綜上所述，水泥廠的防雷接地是統(tǒng)一的，其設(shè)計(jì)是復(fù)雜的。在實(shí)施時(shí)，需要進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一協(xié)調(diào)。按照國內(nèi)及國外規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保正確的施工和系統(tǒng)的穩(wěn)定，滿足工廠運(yùn)營的安全需要。

[1]GB 50057-2010,建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]IEC62305,雷電防護(hù)總則[S].